LEIVOSSA TULEVAT PROSESSIT PAISTAMISEN AIKANA
Prof. A. Ya. Auermann. 1942 vuosi
1.1 Taikinan leivän lämmittäminen
Leipätuotteet paistetaan leivinuunin paistokammiossa ilman höyryn lämpötilassa 200-280 ° C. 1 kg leivän paistaminen vaatii noin 293 - 544 kJ. Tämä lämpö käytetään pääasiassa kosteuden haihduttamiseen taikinakappaleesta ja sen lämmittämiseen keskellä 96-97 ° C olevaan lämpötilaan, jossa taikina muuttuu leiväksi. Suuri osa lämmöstä (80-85%) siirtyy taikinaleivälle leipomokammion kuumien seinien ja kaarien säteilyllä. Loput lämmöstä siirtyy johtamalla kuumasta tulisijasta ja konvektiolla leivontakammiossa olevan höyry-ilma-seoksen liikkuvista virroista.
Taikinakappaleita kuumennetaan vähitellen pinnasta alkaen, joten leivontaan tyypilliset prosessit eivät tapahdu samanaikaisesti koko leivämassassa, vaan kerroksittain - ensin ulommissa kerroksissa, sitten sisemmissä kerroksissa. Taikinan ja leivän lämmitysnopeus yleensä ja näin ollen paistamisen kesto riippuu useista tekijöistä. Kun lämpötila leivontakammiossa nousee, työkappaleet lämpenevät nopeammin ja paistoaika lyhenee. Taikina, jolla on korkea kosteus ja huokoisuus, lämpenee nopeammin kuin vahva ja tiheä taikina.
Taikinakappaleet, joiden paksuus ja paino ovat huomattavat, kaikki muut asiat ovat samat, kuumenevat pidempään. Muotileipä paistetaan hitaammin kuin tulisija. Taikinakappaleiden tiukka istuvuus uunin pohjassa hidastaa tuotteiden paistamista.
1.2 Kovan leipäkuoren muodostuminen
Tämä prosessi tapahtuu taikinakappaleen ulkokerrosten dehydratoitumisen seurauksena. On tärkeää huomata, että kova kuori pysäyttää taikinan ja leivän määrän kasvun, ja siksi kuoren ei tulisi muodostua heti, vaan 6-8 minuutin kuluttua paistamisen aloittamisesta, kun palan enimmäistilavuus on jo saavutettu.
Tätä tarkoitusta varten leivontakammion ensimmäiseen vyöhykkeeseen syötetään höyryä, jonka tiivistyminen aihioiden pinnalla viivästyttää pintakerroksen kuivumista ja kuoren muodostumista. Muutaman minuutin kuluttua pintakerros, joka lämpenee 100 ° C: n lämpötilaan, alkaa nopeasti menettää kosteutta ja muuttuu 110-112 ° C: n lämpötilassa ohueksi kuoreksi, joka sitten vähitellen sakeutuu.
Kun kuori dehydratoidaan, osa kosteudesta (noin 50%) haihtuu ympäristöön ja osa siirtyy muruhun, koska kun erilaisia materiaaleja kuumennetaan, kosteus siirtyy aina kuumemmilta alueilta (kuori) vähemmän lämmitetyille alueille (murusia). Murun kosteuspitoisuus kosteuden liikkumisen seurauksena kuoresta kasvaa 1,5-2,5%. Paistamisen loppuun mennessä kuoren kosteuspitoisuus on vain 5–7%, mikä tarkoittaa, että kuori on käytännössä dehydratoitu.
Leivonnan loppuun mennessä kuoren lämpötila saavuttaa 160-180 ° C. Tämän lämpötilan yläpuolella kuori ei kuumene, koska sille syötetty lämpö käytetään kosteuden haihduttamiseen, tuloksena olevan höyryn ylikuumenemiseen sekä murun muodostumiseen.
Seuraavat prosessit tapahtuvat aihion pintakerroksessa ja kuoressa: tärkkelyksen gelatinointi ja dekstriinisointi, proteiinien denaturointi, aromaattisten ja tummien aineiden muodostuminen ja kosteuden poisto. Ensimmäisten minuuttien aikana paistamisen aikana höyrykondensaation seurauksena työkappaleen pinnalla oleva tärkkelys gelatinoituu ja siirtyy osittain liukoiseksi tärkkelykseksi ja dekstriineiksi. Nestemäinen liukoisen tärkkelyksen ja dekstriinien massa täyttää työkappaleen pinnalla olevat huokoset, tasoittaa pienet epätasaisuudet ja kuivumisen jälkeen antaa kuorelle kiillon ja kiillon.
Proteiiniaineiden denaturointi tuotteen pinnalla tapahtuu 70-90 ° C: n lämpötilassa. Proteiinien hyytyminen yhdessä kuivumisen kanssa edistää tiheän, joustamattoman kuoren muodostumista. Tietyn ajan kuluttua leivän kuoren väri liittyi taikinan jäljellä olevien, käymättömien sokerien määrään paistamisen aikana. Kuoren normaalin värin saavuttamiseksi taikinan on sisällettävä vähintään 2-3% käymättömiä sokereita ennen paistamista. Mitä korkeampi taikinan sokeria ja kaasua muodostava kyky, sitä voimakkaampi leivän kuoren väri.
Aikaisemmin uskottiin, että tuotteet, jotka määräävät leivän kuoren värin, ovat ruskeanvärisiä karamellisoitumisen tai jäännös taikinasokerien primaarisen nesteytyksen tuotteita, joita ei ole käynyt fermentoimalla paistamisen aikana. Sokerien karamellisoituminen ja kuivuminen kuoressa selitettiin sen korkealla lämpötilalla. Jotkut tutkijat uskovat, että tärkkelyksen lämpödekstriinisillä värillisillä tuotteilla ja kuoren proteiiniaineiden lämpömuutoksilla on merkitys kuoren värissä.
Useiden tutkimusten perusteella voidaan olettaa, että leipäkuoren värin voimakkuus johtuu pääasiassa taikinan sisältämien jäännösten, käymättömien pelkistävien taikinansokerien ja proteiiniproteolyysituotteiden eli melanoidiinien redox-vuorovaikutuksen tummien tuotteiden muodostumisesta. Lisäksi kuoren väri riippuu paistoaikasta ja leivontakammion lämpötilasta.
1.3 Leivän sisäinen kosteuden liike
Leivonnassa leivän sisäpuolen kosteuspitoisuus muuttuu. Leivotun tuotteen ulkokerrosten kosteuspitoisuuden nousu leivonnan alkuvaiheessa, jossa leivontakammion kaasumainen ympäristö kostutetaan voimakkaasti, ja pintakerroksen kosteuspitoisuuden väheneminen tasapainokosteudeksi, joka tapahtuu, kun tämä kerros muuttuu kuoreksi, havaittiin edellä. Tässä tapauksessa kaikki haihdutusvyöhykkeellä leivotussa leivässä haihtuva kosteus ei kulje höyryn muodossa kuoren huokosten läpi leivontakammioon.
Kuori on paljon pienempi ja vähemmän huokoinen kuin murusia. Kuoren, erityisesti sen pintakerroksen, huokoskoko on monta kertaa pienempi kuin vierekkäisten murukerrosten huokoskoko. Tämän seurauksena leivän kuori on kerros, joka kestää hyvin höyryä, joka kulkee sen läpi haihdutusvyöhykkeeltä leivontakammioon. Osa höyrystymisalueella syntyvästä höyrystä, erityisesti leivän pohjan kuoren yläpuolella, voi tunkeutua siitä huokosten ja murusreikien läpi sisäpuolelta haihdutusvyöhykkeen viereisiin murusekerroksiin. Päästä lähemmäs keskustaa sijaitseviin ja vähemmän lämmitettyihin kerroksiin vesihöyry tiivistyy, mikä lisää sen kerroksen kosteuspitoisuutta, jossa tiivistyminen on tapahtunut.
Tämä murusekerros, joka on ikään kuin leivotun leivän vesihöyryn sisäisen kondensaatiovyöhyke, vastaa leivän isotermisten pintojen kokoonpanoa. Kosteuden sisäiseen liikkumiseen märässä materiaalissa siirtopotentiaalissa on oltava ero. Leivonnaisessa taikinaleivässä kosteuden siirtymiselle voi olla kaksi pääasiallista syytä: a) kosteuspitoisuuden ero tuotteen eri alueilla ja b) lämpötilaero taikinan leivän yksittäisillä alueilla.
Kosteuspitoisuuden ero on kannustin kosteuden siirtymiseen materiaalissa alueilta, joilla on korkeampi kosteuspitoisuus alueille, joilla on alhaisempi kosteuspitoisuus. Tätä liikettä kutsutaan perinteisesti konsentraatioksi (konsentraation diffuusio tai konsentraation kosteuden johtavuus).
Lämpötilaerot märän materiaalin yksittäisillä alueilla aiheuttavat myös kosteuden siirtymisen korkeamman lämpötilan materiaalialueilta alhaisemman lämpötilan alueille. Tätä kosteuden liikettä kutsutaan tavallisesti lämpöliikkeeksi.
Leivotussa leivässä on samanaikaisesti suuri ero kuoren ja murun kosteuspitoisuudessa ja merkittävä lämpötilaero leivän ulkokerroksen ja keskikerroksen välillä ensimmäisen leivontajakson aikana.Kuten kotimaisten tutkijoiden työt ovat osoittaneet, leivän paistamisen yhteydessä vallitsee ulko- ja sisäkerrosten lämpötilaeron stimuloiva vaikutus, ja siksi murun kosteus paistoprosessin aikana siirtyy pinnalta keskelle.
Kokeet osoittavat, että leivänmurun kosteuspitoisuus paistamisen aikana kasvaa noin 2% verrattuna taikinan alkuperäiseen kosteuspitoisuuteen. Kosteus kasvaa nopeimmin murun ulkokerroksissa paistamisprosessin alkuvaiheessa, mikä selittyy lämpö- ja kosteudenjohtavuuden suurella merkityksellä tällä paistamisjaksolla, koska murusessa on merkittävä lämpötilagradientti.
Useista teoksista seuraa, että paistamisen aikana taikinapalan pintakerroksen kosteuspitoisuus putoaa nopeasti ja saavuttaa nopeasti kosteuspitoisuuden tasapainon tason höyry-ilmaseoksen lämpötilan ja suhteellisen kosteuden vuoksi. Syvemmät kerrokset ja myöhemmin kuorikerrokseksi muuttuminen saavuttavat saman tasapainokosteuspitoisuuden hitaammin.
1.4 Murenee
Kun leivotaan taikinakappaleen sisällä, fermentaation mikrofloora tukahdutetaan, entsyymiaktiivisuus muuttuu, tärkkelyksen gelatinointi ja proteiinien terminen denaturoituminen tapahtuvat, taikinan ja leivän sisäkerrosten kosteus ja lämpötila muuttuvat. Hiivan ja bakteerien elintärkeä aktiivisuus paistamisen ensimmäisinä minuutteina lisääntyy, minkä seurauksena alkoholi- ja maitohappokäyminen aktivoituu. 55-60 ° C: ssa hiiva ja ei-termofiiliset maitohappobakteerit kuolevat.
Hiivan ja bakteerien aktivoitumisen seurauksena paistamisen alkaessa alkoholin, hiilimonoksidin ja happojen pitoisuus kasvaa hieman, mikä vaikuttaa positiivisesti leivän tilavuuteen ja laatuun. Entsyymien aktiivisuus leivotun tuotteen jokaisessa kerroksessa kasvaa ensin ja saavuttaa maksimin ja laskee sitten nollaan, koska proteiiniaineet entsyymit käpristyvät kuumennettaessa ja menettävät katalyyttien ominaisuudet. A-amylaasin aktiivisuudella voi olla merkittävä vaikutus tuotteen laatuun, koska tämä entsyymi on suhteellisen lämmönkestävä.
Rukiin taikinassa, joka on erittäin hapan, a-amylaasi tuhoutuu 70 ° C: ssa ja vehnän taikinassa vain yli 80 ° C: n lämpötilassa. Jos taikina sisältää paljon a-amylaasia, se muuntaa merkittävän osan tärkkelyksestä dekstriineiksi, mikä heikentää murun laatua. Leipätaikinan proteolyyttiset entsyymit inaktivoidaan 85 ° C: ssa.
Tärkkelystilan muutos yhdessä proteiiniaineiden muutosten kanssa on tärkein prosessi, joka muuttaa taikinan leivänmuruksi; ne tapahtuvat melkein samanaikaisesti. Tärkkelysjyvät gelatinoituvat 55-60 ° C: n ja sitä korkeammissa lämpötiloissa. Tärkkelysjyviin muodostuu halkeamia, joihin kosteus tunkeutuu, minkä vuoksi ne lisääntyvät merkittävästi. Gelatinoitumisen aikana tärkkelys imee sekä taikinan vapaan kosteuden että juoksutettujen proteiinien vapauttaman kosteuden. Tärkkelysliivatus tapahtuu kosteuden puutteen vuoksi (täydelliseen tärkkelysliivateutumiseen taikinassa on oltava 2–3 kertaa enemmän vettä), vapaata kosteutta ei ole jäljellä, joten leivänmuru muuttuu kuivaksi ja tahmeaksi.
Kuuman leivän murun kosteuspitoisuus (yleensä) nousee 1,5-2% verrattuna taikinan kosteuspitoisuuteen, joka johtuu työkappaleen ylemmästä kerroksesta siirtyneestä kosteudesta. Kosteuden puutteen vuoksi tärkkelyksen gelatinointi on hidasta ja loppuu vasta, kun taikinan keskikerros lämmitetään 96-98 ° C: n lämpötilaan. Murun keskipisteen lämpötila ei nouse tämän arvon yläpuolelle, koska murusissa on paljon kosteutta, ja sille syötetty lämpö ei kuluta massan lämmittämiseen vaan sen haihduttamiseen.
Ruisleivän paistamisen aikana ei tapahdu vain gelatinointia, vaan myös tietyn tärkkelysmäärän happohydrolyysi, mikä lisää dekstriinien ja sokerien määrää taikinaleivässä. Kohtuullinen tärkkelyksen hydrolyysi parantaa leivän laatua.
Proteiiniaineiden tilan muutos alkaa lämpötilassa 50-70 ° C ja päättyy noin 90 ° C: n lämpötilassa.Leivontaan kuuluvat proteiiniaineet läpikäyvät lämpödenaturaation (hyytymisen). Samanaikaisesti ne tiheytyvät ja vapauttavat taikinan muodostamisen aikana imemänsä kosteuden. Kivettyneet proteiinit kiinnittävät (kiinnittävät) murun huokoisen rakenteen ja tuotteen muodon. Tuotteeseen muodostuu proteiinirunko, johon turvotetun tärkkelyksen jyvät ovat välissä. Sen jälkeen kun proteiinit on denaturoitu tuotteen ulkokerroksissa, työkappaleen tilavuuden kasvu pysähtyy.
Murun vieressä olevan kerroksen sisäpinnan lopullisen kosteuspitoisuuden voidaan olettaa olevan suunnilleen yhtä suuri kuin taikinan alkuperäinen kosteuspitoisuus (W0) plus kosteuden sisäisestä liikkumisesta johtuva kasvu (W0 + DW), kun taas tämän kuoren vieressä olevan kerroksen ulkopinnan kosteuspitoisuus on yhtä suuri kuin tasapainoinen kosteus. Tämän perusteella tämän kerroksen käyrästä otetaan lopullisen kosteuspitoisuuden arvo, keskiarvo arvojen (W0 + DW) ja W0Р välillä.
Myös murun yksittäisten kerrosten kosteuspitoisuus kasvaa leivontaprosessin aikana, ja kosteuden kasvu tapahtuu ensin murun ulkokerroksissa ja sieppaa sitten yhä syvemmälle sijoitetut kerrokset. Kosteuden lämpöliikkeen (lämmön kosteuden johtavuus) seurauksena murun ulkokerrosten kosteuspitoisuus, lähempänä haihtumisvyöhykettä, alkaa jopa laskea jonkin verran saavutettua maksimia vastaan. Näiden kerrosten lopullinen kosteuspitoisuus on kuitenkin vielä korkeampi kuin taikinan alkuperäinen kosteuspitoisuus paistamisen alkaessa. Murun keskipisteen kosteuspitoisuus kasvaa hitaimmin, ja sen lopullinen kosteuspitoisuus voi olla hieman pienempi kuin murun keskustan vieressä olevien kerrosten lopullinen kosteuspitoisuus.
1.5 Taikinan fermentoivan mikroflooran tärkeä aktiivisuus leivontaprosessin aikana
Taikinan fermentoivan mikroflooran elintärkeä aktiivisuus (hiivasolut ja happoa muodostavat bakteerit) muuttuu, kun pala taikinaa-leipää kuumenee leivontaprosessin aikana.
Kun taikina kuumennetaan noin 35 ° C: seen, hiivasolut nopeuttavat niiden aiheuttamaa fermentaatiota ja kaasun muodostumista maksimiin. Noin 40 ° C: seen asti hiiva-aktiivisuus paistetussa taikinassa on edelleen erittäin voimakasta. Kun taikina kuumennetaan yli 45 ° C: n lämpötilaan, hiivan aiheuttama kaasun muodostuminen vähenee voimakkaasti.
Aikaisemmin uskottiin, että taikinan lämpötilassa noin 50 ° C hiiva kuolee.
Taikinan happoa muodostavan mikroflooran elintärkeä aktiivisuus riippuu lämpötilaoptimista (joka on noin 35 ° C muille kuin termofiileille bakteereille ja noin 48-54 ° C termofiilisille bakteereille), pakotetaan ensin taikinan lämmetessä ja sitten saavutettuaan optimaalisen korkeamman lämpötilan se pysähtyy.
Uskottiin, että kun taikina kuumennetaan 60 ° C: seen, taikinan happoa muodostava kasvisto kuolee kokonaan pois. Useiden tutkijoiden tekemä työ viittaa kuitenkin siihen, että tapettijauhosta valmistetun tavallisen ruisleivän murusessa säilytetään sekä hiivan että happoa muodostavien bakteerien yksittäiset solut, vaikkakin heikentyneessä, mutta elinkelpoisessa tilassa.
Koska pieni osa taikinan elinkelpoisesta fermentatiivisesta mikrofloorasta pidetään leivänmurussa leivonnassa, se ei millään tavoin seuraa, että fermentatiiviset mikro-organismit kestävät kaikissa olosuhteissa 93-95 ° C: n lämpötilan, joka saavutetaan leivän keskellä paistamisen aikana.
Osoitettiin myös, että ylimääräisessä vedessä painetun leivänmurun kiehuminen tappoi kaikenlaiset fermentatiiviset mikro-organismit.
On selvää, että taikinan fermentoivan mikroflooran osan säilyminen leivänmurussa elinkelpoisessa tilassa voidaan selittää sekä hyvin pienellä määrällä vapaata vettä että sen keskiosan lämpötilan erittäin lyhyellä nousulla yli 90 ° C: seen.
Edellä olevista tiedoista seuraa, että taikinan käymis mikroflooran lämpötilan optimaaliset olosuhteet, jotka on määritetty ympäristöolosuhteissa, eri konsistenssina kuin taikina, voidaan aliarvioida verrattuna paistetun taikinan ja leivän olosuhteissa toimivaan optimiin.
On selvää, että on otettava huomioon, että kun taikina kuumennetaan noin 60 ° C: seen, hiivan ja ei-termofiilisten happoja muodostavien bakteerien elintärkeä toiminta käytännössä loppuu. Termofiiliset maitohappobakteerit, kuten Delbrück-bakteerit, voivat olla fermentatiivisesti aktiivisia jopa korkeammissa lämpötiloissa (75-80 ° C).
Edellä kuvatut muutokset leivotun taikinakappaleen fermentoivan mikroflooran elintoiminnassa tapahtuvat vähitellen, kun se lämpenee, levittäen pintakerroksista keskelle.
Katso jatkoa ...
